用于前級管線等離子體減量系統(tǒng)的氣體套管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式大體涉及基板處理裝備，且更具體地，涉及供基板處理裝備使用的減量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]一些基板處理腔室廢氣處理系統(tǒng)在將處理腔室廢氣輸送至主減量系統(tǒng)之前，在所述處理腔室的廢氣前級管線(foreline)中預(yù)處理處理腔室廢氣，這些主減量系統(tǒng)移除和/或破壞廢氣流中的所需材料。此類廢氣處理系統(tǒng)在本文中被稱為前級管線減量系統(tǒng)。一些前級管線減量系統(tǒng)使用提供至在介電管周圍設(shè)置的射頻線圈的射頻(RF)能量，來促進(jìn)點(diǎn)燃流過所述介電管的廢氣，進(jìn)而形成等離子體，其中介電管插入成與前級管線串聯(lián)。然而，本發(fā)明人已經(jīng)注意到，持續(xù)的廢氣流在前級管線內(nèi)產(chǎn)生不希望的固體材料(例如，硅)積聚。這些沉積物的積聚不良地導(dǎo)致了處理系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間，用于進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)以移除沉積物。
[0003]因此，本發(fā)明人提供了一種改良的前級管線減量系統(tǒng)的實(shí)施方式，所述改良的前級管線減量系統(tǒng)能夠提供在使用期間減少的材料沉積物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文提供用于保護(hù)基板處理系統(tǒng)的前級管線的內(nèi)壁的方法和設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，用于在基板處理系統(tǒng)的前級管線中處理廢氣的設(shè)備包括氣體套管發(fā)生器，所述氣體套管發(fā)生器包括:主體，所述主體具有設(shè)置成穿過所述主體的中心開口 ；氣室，所述氣室設(shè)置在所述主體內(nèi)并且圍繞所述中心開口 ；入口，所述入口耦接至所述氣室；和環(huán)狀體，所述環(huán)狀體在第一端耦接至所述氣室并且在與所述第一端相對的第二端處形成環(huán)形出口，其中所述環(huán)形出口與所述中心開口同心并且通向所述中心開口。所述氣體套管發(fā)生器可以設(shè)置在前級管線等離子體減量系統(tǒng)的上游，以提供氣體套管至基板處理系統(tǒng)的前級管線。
[0005]在一些實(shí)施方式中，基板處理系統(tǒng)包括:處理腔室；前級管線，所述前級管線耦接至所述處理腔室以允許廢氣從所述處理腔室流出；前級管線等離子體減量系統(tǒng)，所述前級管線等離子體減量系統(tǒng)耦接至所述前級管線以減少流過所述前級管線的廢氣；氣源，所述氣源用于提供水蒸汽或惰性氣體中的至少一個(gè)；和氣體套管發(fā)生器，所述氣體套管發(fā)生器設(shè)置在所述前級管線等離子體減量系統(tǒng)的上游的前級管線中，并耦接至所述氣源以在所述廢氣與所述前級管線的內(nèi)壁之間產(chǎn)生水蒸汽或惰性氣體的至少一個(gè)的套管。
[0006]本發(fā)明的其它和進(jìn)一步的實(shí)施方式描述如下。
【附圖說明】
[0007]可以通過參照在附圖中描繪的本發(fā)明的說明性實(shí)施方式來理解于上文簡要概述和下文更詳細(xì)地討論的本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，應(yīng)注意，附圖僅圖示本發(fā)明的典型實(shí)施方式，且因此不應(yīng)被視為對本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其它等效的實(shí)施方式。
[0008]圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的具有前級管線減量系統(tǒng)的處理系統(tǒng)的示意圖。
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的前級管線減量系統(tǒng)的氣體套管發(fā)生器的等角視圖。
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的圖2的氣體套管發(fā)生器的剖視圖。
[0011]為了便于理解，在可能的情況下已使用相同的參考數(shù)字來標(biāo)示各圖所共有的相同元件。各圖未按比例繪制且為清楚起見可予以簡化。預(yù)期一個(gè)實(shí)施方式的元件和特征結(jié)構(gòu)可有利地并入其它實(shí)施方式中，而無需進(jìn)一步敘述。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本文提供用于基板處理系統(tǒng)的前級管線中的廢氣減量的方法和設(shè)備的實(shí)施方式。與傳統(tǒng)使用的廢氣處理系統(tǒng)相比，所述設(shè)備的實(shí)施方式可以有利地提供設(shè)備內(nèi)表面上的材料積聚的減少、減速或者消除。在一些實(shí)施方式中，所提供的具創(chuàng)新性的設(shè)備是模塊化的，以有利地改裝至現(xiàn)有的系統(tǒng)中。
[0013]圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式，具有用于處理前級管線110中的廢氣的前級管線減量系統(tǒng)101的處理系統(tǒng)100的示意圖。所述處理系統(tǒng)100包括前級管線等離子體減量系統(tǒng)(foreline plasma abatement system, FPAS) 145，F(xiàn)PAS 145 親接至處理腔室105的前級管線110(例如，導(dǎo)管)。氣體套管發(fā)生器140耦接至FPAS 145上游的前級管線110，以在流入前級管線110的腔室流出物或廢氣與至少緊鄰FPAS 145的前級管線110的壁之間提供氣體護(hù)套或套管，如下文更加詳細(xì)地論述的。氣源115耦接至氣體套管發(fā)生器140，以提供套管氣體至氣體套管發(fā)生器140。
[0014]處理腔室105可以是適用于在基板上執(zhí)行處理的任何處理腔室。在一些實(shí)施方式中，處理腔室105可為處理工具(例如群集工具、串聯(lián)(in line)處理工具或類似者)的一部分。此類工具的非限制性實(shí)例包括基板處理系統(tǒng)，諸如那些在半導(dǎo)體、顯示器、太陽能或者發(fā)光二極管(LED)制造工藝中使用的基板處理系統(tǒng)。維持于前級管線110中的真空壓力將從在處理腔室105中執(zhí)行的處理產(chǎn)生的廢氣抽吸通過前級管線110。所述廢氣可以是任何氣體，例如需要從處理腔室105移除的殘余處理氣體或副產(chǎn)物氣體。在一些實(shí)施方式中，所述廢氣包括全氟化碳(perfluorocarbons, PFC’s)和全球變暖氣體(global warminggases, GWG’ s)。在一些實(shí)施方式中，所述廢氣包括可以在前級管線110的表面上積聚的材料，諸如可以聚集在前級管線110的表面上的顆?；驓怏w。在一些實(shí)施方式中，此類材料例如可包括硅。例如，四氟化硅(SiF4)是通過用氟蝕刻硅而產(chǎn)生的，并且在等離子體減量期間被分解。然而，SiF4氣體的分解會留下硅原子，這些硅原子可以沉積在前級管線等離子體減量系統(tǒng)的冷壁上。
[0015]前級管線110可以耦接至真空栗150或者其它合適的栗送設(shè)備，以將廢氣從所述處理腔室105栗送到適當(dāng)?shù)南掠螐U氣處理裝備(諸如，減量裝備或類似者)。在一些實(shí)施方式中，真空栗150可以是粗抽栗或前級栗，諸如干式機(jī)械栗或類似栗。在一些實(shí)施方式中，真空栗150可以具有可變的栗容量，所述栗容量可以被設(shè)置到所需水平，例如以控制或者提供對前級管線110中壓力的額外控制。在一些實(shí)施方式中，前級管線110以較高的壓力載運(yùn)處理氣體，所述壓力高達(dá)約I托，諸如約50毫托至約I托，但是其它壓力亦可使用，如具體應(yīng)用所要求的。
[0016]FPAS 145被設(shè)置成在處理腔室105與真空栗150之間與前級管線110串聯(lián)，并且促進(jìn)對來自處理腔室105的廢氣的處理或減量。例如，F(xiàn)PAS 145包括電源146 (諸如，射頻電源)，電源146耦接至前級管線110或者耦接至設(shè)置成與前級管線110串聯(lián)的導(dǎo)管147，以提供電力而促進(jìn)對這些廢氣的等離子體處理。電源146提供所需頻率和功率的射頻能量，所述能量足以在FPAS 145內(nèi)形成等離子體，以使得可以用等離子體處理流過前級管線110的廢氣(例如，至少部分地被分解為一個(gè)或更多個(gè)離子、自由基、元素、較小的分子或類似物)。在一些說明性實(shí)施方式中，電源146可以是能夠提供一定頻率范圍內(nèi)的射頻能量的變頻電源。在一些說明性實(shí)施方式中，電源146可以在約1.9MHz至約3.2MHz的頻率下提供約2kW至約3kW的射頻能量。
[0017]氣源115通過導(dǎo)管130耦接至氣體套管發(fā)生器140，以便將氣體引入前級管線110作為套管?？梢蕴峁┛刂崎y136(或者第一控制閥)，以選擇性地將氣源115耦接至氣體套管發(fā)生器140。導(dǎo)管130具有基于氣體套管發(fā)生器140的幾何形狀而選擇的直徑，以最小化對提供至氣體套管發(fā)生器140的流的任何限制(例如，以便可以在前級管線110的內(nèi)周表面附近產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上均勻的氣體套管)。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)管130具有與前級管線110的主要流動路徑相匹配的直徑。例如，若前級管線110的直徑為約4英寸，則導(dǎo)管130的直徑可以為約0.5英寸。視情況，可以緊鄰控制閥136提供測試口 135，例如以確定跨越所述控制閥的壓降，從而計(jì)算由氣源115提供至氣體套管發(fā)生器140的氣體的流動速率。
[0018]在一些實(shí)施方式中，氣源115提供水蒸汽。在一些實(shí)施方式中，所述氣源提供惰性氣體，諸如氮?dú)饣蛘呦∮袣怏w(例如，氬氣和類似氣體)。在氣源提供水蒸汽的實(shí)施方式中，可以控制系統(tǒng)內(nèi)的條件以防止或者最小化所述系統(tǒng)的導(dǎo)管內(nèi)水蒸汽的冷凝。例如，氣源115以特定溫度和壓力產(chǎn)生水蒸汽，所述溫度和壓力受控以使得在前級管線減量系統(tǒng)101內(nèi)，水蒸汽不會冷凝成液態(tài)。在一些實(shí)施方式中，可以在接近前級管線減量系統(tǒng)101的周圍溫度的溫度下提供水蒸汽。在一些實(shí)施方式中，可用約0.2slm至約2slm的流動速率將水蒸汽提供至氣體套管發(fā)生器140。
[0019]視情況，在一些實(shí)施方式中，氣源115另外(例如)通過導(dǎo)管120耦接至氣體套管發(fā)生器140上游的前級管線110。從氣體套管發(fā)生器140上游的氣源115提供氣體有利地促進(jìn)了氣體在廢氣流中的混合，而不是使氣體多數(shù)保持作為套管。此類混合可以增強(qiáng)對廢氣中所需成分的破壞，例如當(dāng)氣體是反應(yīng)物(諸如，水蒸汽或類似物)時(shí)?；蛘?，此類混合可以有利地稀釋廢氣，例如當(dāng)氣體是惰性的(諸如，氮?dú)?、稀有氣體或類似物)時(shí)。可以提供控制閥125 (或者第二控制閥)，以選擇性地將氣源115耦接至前級管線110。視情況，可以緊鄰控制閥125提供測試口(類似于針對控制閥136所示的測試口 135)，例如以確定跨越所述控制閥的壓降，從而計(jì)算由氣源115提供至氣體套管發(fā)生器140上游的前級管線110的氣體的流動速率。
[0020]在氣源提供水蒸汽以形成氣體套管的實(shí)施方式中，水蒸汽有利地幫助解構(gòu)全氟化碳。例如，水蒸汽充當(dāng)針對四氟化硅(SiF4)氣體或四氟化碳(CF4)氣體的反應(yīng)物，以使得在系統(tǒng)下游存在優(yōu)選復(fù)合。在此類實(shí)例中，碳可以與氧結(jié)合以形成二氧化碳，而氟可以與氫結(jié)合以形成HF。HF可以被容易地濕式洗滌，以確保從廢氣流中移除氟離子。
[0021]如以上論述的，氣體套管發(fā)生器140耦接至FPAS 145上游的前級管線110，以在流入前級管線I1的腔室流出物或廢氣與至少緊鄰FPAS 145的前級管線110的壁之間提供氣體護(hù)套。氣體套管發(fā)生器140被設(shè)置成足夠靠近FPAS 145，